На главную: Строительное дело
Вход
Строительное делоМастеровойДревесиноведениеФизические свойства древесиныВлажность древесины

ДревесиноведениеВ начало раздела

Обработка древесины, сушка и классификация древесины, свойства дерева)
НЕ понравилась
0
Понравилось

Влажность древесины

Влажность древесины есть количество содержащейся в ней воды, выраженное в процентах от веса.

В растущем дереве влага играет положительную роль, являясь необходимым условием существования растительного организма (напомним, что протоплазма живых клеток на 95% состоит из воды). Однако в срубленной древесине присутствие влаги в большинстве случаев крайне нежелательно, так как влечет за собой ряд отрицательных явлений.

Лабораторное определение влажности по ОСТ НКЛ 250 производится весовым методом. Для этого проба древесины (весом 5-6 г) помещается в предварительно взвешенную бюксу (стеклянный стаканчик с притертой крышкой), взвешивается с точностью 0, 001 г и высушивается в сушильном шкафу при t = 100 ± 5° до постоянного веса, который устанавливается путем нескольких контрольных взвешиваний, произведенных с интервалом в 2 часа; первое взвешивание производится через 8-10 час. после начала высушивания. Бюкса с высушенной пробой закрывается крышкой, вынимается из шкафа, охлаждается в эксикаторе с хлористым кальцием и снова взвешивается с той же точностью.

Влажность подсчитывается с точностью 0, 1% по формуле:

Влажность древесины

где: G - вес пустой бюксы (с крышкой); G1 - вес бюксы с пробой до высушивания; G2 - тот же вес после высушивания.

В этой формуле числитель (G1 - G2) выражает вес испаренной воды, а знаменатель (G2 - G)-вес абсолютно-сухой древесины. Следовательно, содержание в древесине влаги (влажность) выражается в процентах от веса абсолютно-сухой древесины и называется абсолютной влажностью.

При технических определениях влажности (на складах, в сушильных камерах и пр. ) ограничиваются меньшей точностью: пробу вырезают весом примерно 50 г, взвешивают с точностью 0, 1 г, а влажность подсчитывают с точностью 1%. Пробу из доски или бруска вырезают в этих случаях, отступя 0, 5 м от торца и захватывая обычно все сечение.

Основным недостатком весового метода является его длительность, определяемая временем, требующимся для высыхания пробы (12-24 часа). Для быстрого определения влажности применяется способ, основанный на изменении электропроводности древесины в зависимости от ее влажности. Сконструирован ряд приборов, работающих на этом принципе, в том числе два прибора отечественного производства.

При определении влажности таким прибором в древесину вводятся две иглы, через которые пропускают электрический ток; при этом стрелка на шкале прибора указывает влажность древесины в пределах 7-26% с точностью ± 1, 5%. Такой прибор весьма полезен при массовом определении влажности древесины, поступающей в производство (сортировка древесины по влажности).

Для определения влажности древесины, пропитанной маслянистыми веществами, например антисептиками, применяют особый метод, известный под названием метода отгонки ксилола (рис. 47). В металлический сосуд 1 с безводным ксилолом, соединенный с градуированным уловителем влаги 2, помещают пробу древесины, измельченную до небольших щепок, толщиной 2-3 мм, и нагревают сосуд на глицериновой бане. Пары воды и ксилола, попадая в холодильник 3, конденсируются, и жидкости стекают в уловитель, где вода занимает место внизу; излишек ксилола стекает по трубке 4 обратно в сосуд К Сосуд заполняют ксилолом примерно на % объема. Скорость перегонки ксилола устанавливают с таким расчетом, чтобы в секунду в уловитель падало две-четыре капли. Объем воды в уловителе определяется с точностью 0, 1 см3, что равносильно ее взвешиванию с точностью 0, 1 г. Подсчет влажности производится по формуле:

Влажность древесины

где: G1- вес испаренной воды; G2 - начальный вес древесины в г. Для определения влажности по этому методу требуется 1 - 1, 5 часа.

 Прибор, для определенна влажности методом отгонки ксилола

Рис. 47. Прибор, для определенна влажности методом отгонки ксилола

Раньше влажность древесины определяли по отношению к первоначальному весу пробы (относительная влажность). Для перечисления относительной влажности на абсолютную (по ОСТ) и наоборот существуют следующие формулы:

На основании этих формул построена номограмма, изображенная на рис. 48.

Влага, заполняющая в древесине внутренние пустоты (каналы сосудов, полости клеток, межклетные пространства), называется капиллярной или свободной, а влага, пропитывающая клеточные оболочки и занимающая межмицеллярные пространства, - гигроскопической или связанной.

Связанная влага может быть разделена на две части: влагу, образующую вокруг мицелл пленку молекулярной толщины (количество этой влаги по некоторым данным колеблется от 2, 4 до 4%), и влагу, образующую субмикроскопические жидкие прослойки между мицеллами (остальное количество связанной влаги).

Кроме этих двух основных форм влаги (свободная и связанная), различают влагу, входящую в химический состав веществ, образующих древесину (химически связанная влага); эта форма влаги получает значение лишь при химической переработке древесины (сухая перегонка и пр. ).

Общее количество влаги в древесине (ее влажность) складывается, таким образом, из влаги связанной и свободной; максимальное количество связанной влаги составляет 23-30% и мало зависит от породы, но с повышением температуры снижается. Предельное же количество свободной влаги сильно зависит от породы, определяется объемом пустот в древесине и может быть характеризовано ее объемным ведом (чем меньше объемный вес древесины, тем больше в ней пустот, тем больше свободной влаги она в состоянии вместить).

 Номограмма для перечисления влажности с абсолютной на относительную

Рис. 48. Номограмма для перечисления влажности с абсолютной на относительную

Состояние древесины, при котором в ней имеется только связанная влага, т. е. стенки клеток насыщены влагой, а их полости заполнены воздухом, соответствует точке насыщения волокон; это состояние имеет весьма большое практическое значение, так как точка насыщения волокон определяет начало влияния влажности на ряд свойств древесины.

Как видно из сказанного, влажность при точке насыщения волокон равняется максимальному количеству связанной влаги.

Отмеченное практическое значение этого состояния древесины требует его всестороннего изучения. Имеющиеся в этой области данные оказываются очень разноречивыми. Так, некоторые американские и французские ученые полагают, что влажность при точке насыщения волокон мало зависит от породы и колеблется в сравнительно узких пределах -от 23 до 30% (табл. 26).

Таблица 26

Породы Влажность при точке насыщения волокон в % Породы Влажность при точке насыщения волокон в %
Сосна обыкновенная 29 Ясень обыкновенный 23
Сосна веймутова 25 Каштан американский
25
Лиственница американская 30 Бук 30
Ель обыкновенная 29 Липа 29

По германским же данным, эти колебания значительно шире: в зависимости от породы влажность при точке насыщения волокон изменяется в пределах от 23 до 35%, т. е. в полтора раза.

Древесина наших лесных пород в этом отношении не исследована. Равным образом, не установлено и влияние ряда факторов на влажность при точке насыщения волокон (порода, объемный вес в пределах породы, смолистость и пр. ).

Различают следующие степени влажности древесины:

  1. мокрая, долгое время пробывшая в воде (больше 100%);
  2. свежесрубленная (50-100%);
  3. воздушно-сухая, долгое время пролежавшая на воздухе (15-20%, в зависимости от климатических факторов и времени года);
  4. комнатно-сухая (8-10%) и 5) абсолютно-сухая (около 0%).

Кроме этих основных степеней влажности, выделяют еще техническую влажность (производственную и эксплоатационную), величина которой может быть различной в зависимости от условий производства и службы древесины. Производственной влажностью называют влажность во время пребывания древесины в производстве; она должна быть или равна эксплоатаиионной (т. е. влажности в период службы) или несколько ниже (примерно на 2%), чтобы не происходило усушки, которая может вызвать ослабление соединений (например, в мебельном производстве).

Распределение влаги в стволе растущего дерева неравномерно ни по сечению, ни по высоте. У хвойных ядровых пород (сосна) и пород со спелой древесиной (ель) влажность заболони больше влажности ядра (и спелой древесины) в 3-37« раза; у заболонных пород (береза, осина) влага распределена по сечению ствола более или менее равномерно. Комлевая часть ствола обладает наибольшей влажностью; в средней по высоте части ствола влажность уменьшается, а в верхней снова повышается.

Изменения влажности древесины в стволе растущего дерева по временам года, по наблюдениям в Ленинградской и Акмолинской областях, показаны в табл. 27.

Данные табл. 27 показывают, что максимум влаги в стволе растущего дерева содержится в зимний период (ноябрь - февраль), минимум - в летний (июль-август), причем в ядровых и спелодревесных породах меняется только влажность заболони за счет увеличения или уменьшения свободной влаги; с учетом этого явления время рубки с точки зрения влажности растущего дерева значения не имеет.

Свежесрубленная или мокрая древесина при лежании на открытом воздухе либо в помещении начинает постепенно терять воду; вначале испаряется свободная влага, находящаяся в полостях клеток, а затем связанная. Процесс высыхания древесины заключается в испарении влаги с поверхности и пepeмещении ее из внутренних, более влажных слоев к наружным.

Таблица 27

Изменение влажности древесины в зависимости от времени года

Породы и часть ствола Влажность 11 евесииы в о/0
январь февраль март апрель
май нюпь июль август сентябрь октябрь ноябрь декабрь
Ленинградская область
Сосна, заболонь 122 116 113 115 102 110 109 100 95 119 123 123
- ядро 33 31 35 33 33 32 31 31 33 34 32 34
- среднее 83 86 89 92 85 84 85 80 84 92 94 97
Ель, заболонь 145 147 142 115 106 112 ПО 103 112 114 117 144
- спелам джревесина 42 45 44 38 35 42 38 39 43 36 36 42
- среднее 103 105 101 39 83 85 83 78 90 84 82 103
Береза, периферия 80 77 75 72 91 66 51 53 60 74 81 73
- центр 86 91 91 84 95 - 60 61 69 85 91 90
- среднее 82 86 82 76 92 70 59 60 71 78 82 84
Осина, периферия 125 114 111 105 98 70 64 59 66 95 92 108
- центр 11О 91 95 92 88 79 90 83 92 90 90 91
- среднее 118 107 104 102 91 82 72 64 73 91 91 105
Акмолинская область
Сосна, заболонь 130 131 132 132 103 112 111 101 97 114 120 122
Береза, среднее 80 82 79
97 91 93 92 94 98 107 97

Примечание. Цифры для Акмолинской области взяты приблизительные по диаграмме, составленной Л. А. Ивановым.

Как только влага начинает испаряться с поверхности, древесина снаружи становится менее влажной, чем внутри, и влага из мест с большей влажностью передвигается к местам с меньшей влажностью. При этом возможны два случая. В первом случае стенки клетки древесины проницаемы для водяных паров и воздуха; свободная влага также может перемещаться по этим путям из клетки в клетку с некоторым сопротивлением. Во втором случае стенки клеток непроницаемы ни для водяных паров, ни для непосредственного перемещения свободной влаги.

 Схема продвижения влаги в древесине при наличии капиллярной проницаемости.

Рис. 49. Схема продвижения влаги в древесине при наличии капиллярной проницаемости.

Первый случай наблюдается в древесине заболонных пород. Поясним на примере. Представим себе несколько прилегающих к поверхности доски клеток (рис. 49). В начале высыхания в них содержится свободная влага, количество которой одинаково во всех клетках, что показано на рисунке одинаковым уровнем воды. При испарении влаги с поверхности доски будет испаряться влага из первой клетки; уровень воды в ней снизится, но одновременно произойдет снижение уровней и в клетках, расположенных глубже, вследствие возможности перехода воды, из клетки в клетку. Если бы сопротивления передвижению влаги в древесине не было, влагосодержание падало бы по всему сечению равномерно; на диаграмме (см. рис. 49) это изображалось бы постепенным снижением горизонтальной прямой, характеризующей содержание в древесине влаги перед началом высыхания. Но так как в древесине имеется сопротивление передвижению влаги, то действительное распределение ее по сечению изображено на диаграмме (см. рис. 49) постепенно снижающимися параболами.

Существование описанного выше случая передвижения влаги, который В. А. Баженов называет капиллярной проницаемостью древесины, было доказано прямым экспериментом: образец древесины, разрезанный на пластинки, сложенные в пачку, высыхал значительно медленнее, чем целые образцыиз той же древесины. Замедление высыхания объясняется воздушными прослойками между пластинками, прерывавшими передвижение влаги.

 Схема продвижения влаги в древесине при наличии диффузной проницаемости

Рис. 50. Схема продвижения влаги в древесине при наличии диффузной проницаемости

Во втором случае, в образце древесины другой породы, стенки клеток которой были непроницаемы для водяных паров, воздушные прослойки не оказали влияния на скорость высыхания. В этом случае, наблюдаемом, например, в ядровой древесине дуба, испарение влаги из наружной стенки, прилегающей к поверхности клетки (рис. 50), будет уменьшать количество свободной влаги в этой клетке. Но пока в ней остается котя бы небольшая часть свободной влаги, она поддерживает упругость водяных паров в полости клетки на уровне насыщения, и стенка, отделяющая первую клетку от второй, не будет сохнуть. Только после удаления из первой клетки всей свободной влаги и падения в ней влажности воздуха ниже состояния насыщения начнется высыхание второго ряда клеток (рис. 50).

В этом случае распределение влаги изобразится на диаграмме сложной линией (рис. 50). У поверхности доски, где влажность ниже точки насыщения волокон, распределение влаги изображается отрезком параболы; далее идет вертикальная прямая, указывающая на резкое увеличение Содержания влаги, количество которой остается неизменным в центральной части доски, где высыхание еще но началось (горизонтальная прямая на диаграмме рис. 50, соответствующая тому участку толщины доски, который еще не включился в процесс высыхания. На поверхности доски в этом случае высыхания устанавливается влажность, очень близкая к равновесной влажности при данной температуре и влажности воздуха (см. ниже).

Причины различия в проницаемости стенки клеток для водяных паров и свободной влаги недостаточно выяснены. Несомненно, главное значение имеют здесь различия в строении и состоянии отдельных анатомических элементов древесины; возможно, что оказывает влияние и химический состав клеточных оболочек (пропитка ядровыми веществами, смолами и т. п. ). Наиболее вероятными путями капиллярного продвижения благи в первом из рассмотренных выше случаев надо считать полости клеток и отверстия в мембранах пор. Во втором случае, который В. А. Баженов называет диффузной проницаемостью, влага, по всей вероятности, передвигается по межмицеллярным капиллярам в форме жидкости. При этом не исключается возможность последовательного продвижения влаги в форме жидкости через стенки клеток и в форме пара через полости клеток, но, повидимому, преобладающее значение остается за первой формой. Процесс диффузии в этом случае можно представить себе как течение жидкости по субмикрокапиллярам в промежутках между структурными элементами клеточной оболочки.

 Кривая распределения влажности

Рис. 51. Кривая распределения влажности

К сказанному надо добавить, что в действительности мы, повидимому, не имеем в чистом виде ни того, ни другого случая продвижения влаги; фактический процесс высыхания древесины лишь в большей или меньшей степени приближается к одному из описанных случаев.

Распределение влаги в древесине в процессе ее высыхания всегда будет, следовательно, неравномерным. Изменение влажности древесины на протяжении единицы измерения (по толщине, ширине или длине) называется градиентом влажности.

Пели кривая на рис. 51 показывает распределение влаги по толщине доски и называется кривой распределения влажности, то величина согласно данному определению, будет выражать величину градиента влажности на участке толщины дельта S. Величина градиента влажности на бесконечно малом учаcтке толщины будет представлена производной dW/dx.

Для сложной кривой распределения влажности в каждой точке толщины доски может быть подсчитан свой градиент и по этим данным построена кривая градиента влажности.

Удаление влаги из древесины, т. е. ее высыхание, прекратится только после того, когда влага равномерно распределился в древесине, а влажность древесины будет соответствовать температуре и влажности окружающего воздуха; это состояниедревесины называется равновесным, а влажность древесины - равновесной или устойчивой влажностью.

Таким образом, каждому сочетанию температуры и влажности воздуха соответствует определенная влажность древесины, которая практически не зависит от породы.

На рис. 52 приведена так называемая t - ф - W - диаграмма. которой по горизонтали отложена температура t воздуха, а по вертикали - его относительная влажность ф в процентах.

 t - ф - W -диаграмма, составленная Н. Н. Чулицким

Рис. 52. t - ф - W -диаграмма, составленная Н. Н. Чулицким

Каждая наклонная линия на диаграмме указывает влажность древесины W в процентах, к которой стремится древесина, находящаяся при определенной температуре и влажности воздуха.

По этой диаграмме влажность древесины при данных температуре и влажности воздуха можно найти следующим образом. Пусть, например, требуется определить влажность древесины, находящейся в помещении, температура в котором 20°, а относительная влажность воздуха 65%. Смотрим по диаграмме, около какой наклонной линии происходит пересечение вертикальной линии, соответствующей температуре 20°, с горизонтальной линией, соответствующей влажности 65%, и находим, что это пересечение происходит около наклонной линии, соответствующей влажности 12%; следовательно, влажность, древесины при длительном пребывании в помещении с указанными температурой и влажностью воздуха будет около 12 (десятые доли процента можно считать приблизительно, на-глаз).
{nb_link}
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.




Смотрите также

 
 
 
Регистрация | Забыли пароль? | Контанкты | Правила
Последние комментарии | Теги | Каталог ссылок
О сайте | Карта сайта | Наша команда | Список пользователей
Статистика | RSS | RSS отзывов
2009 © DeloStroika.ru - Сайт представляет Вам материалы по строительной тематике: строительство домов, коттеджей, ремонтные работы в доме и ремонт в квартире. Самостоятельно Вы сможете научиться строить гараж, построить баню, построить бассей и другие хоз. постройки. Видео раздел предлагает к просмотру материалы внутренней отделки и интерьера помещений Вашей квартиры.
* При полном или частичном использовании материалов сайта, активная (dofollow) гиперссылка на страницу материала обязательна.
Запросов: 2 (0.00264)
Rambler's Top100